Metody uzdatniania węgla kamiennego
- Szczegóły
Uzdatnianie wody najprościej mówiąc, polega na poprawie jej właściwości fizykochemicznych i dostosowaniu ich do obowiązujących norm. Podstawowym czynnikiem decydującym o jakości wody i sposobach uzdatniania jest jej skład. Woda testowana jest pod kątem organoleptycznym, fizykochemicznym, mikrobiologicznym i radiologicznym.
Klasyfikacja ze względu na sposób działania czy sposób montażu to nie jedyne kryteria rozróżnienia filtrów do wody. Rodzaj filtracji wpływa na budowę filtrów oraz stosowane w nich rozwiązania, które mają na celu redukcję konkretnych zanieczyszczeń.
Etapy uzdatniania węgla kamiennego
Pierwszy etap "tworzenia czystego węgla" oparty jest na klasycznych metodach jego wzbogacania. Układ technologiczny procesu przeróbczego, dobór poszczególnych metod wzbogacania, a nawet urządzeń uwarunkowany jest właściwościami technologicznymi kierowanych do przeróbki węgli. Stopień oczyszczenia z popiołu i siarki węgla wzbogaconego jest na tym etapie różny dla urobku pochodzącego z różnych kopalń.
Zależy to od sposobu związania domieszek mineralnych z masą organiczną węgla oraz od procentowego udziału siarki organicznej i siarki pirytowej. Ponadto istotne jest, w jaki sposób siarka pirytowa związana jest z ziarnami urobku, tzn.
Drugi etap "tworzenia czystszego węgla" oparty jest na różnych metodach, w tym uśredniania, selektywnego rozdrabniania, tworzenia mieszanek. Etap ten powinien być stosowany wówczas, gdy węgiel wzbogacony metodami klasycznymi przekracza podczas spalania dopuszczalne limity emisji SO2.
Przeczytaj także: Zastosowania ozonowania wody
Dotyczy to także węgli, których czystość urobku nie wymagała poddawania ich procesom wzbogacania. W praktyce operacjom tym poddawane są koncentraty węgli kamiennych. W Polsce nie rozwinęły się metody dodatkowego przygotowania "jeszcze czystszego węgla". Rozpoczęto prace nad uśrednianiem węgli i próbuje się optymalizować te procesy.
Niestety, nadal znaczna część miałów energetycznych nie jest wzbogacana, co ogranicza rozważania o selektywnym mieleniu czy tworzeniu mieszanek węglowo-wapiennych.
Uśrednianie węgli
Węgle pochodzące z różnych kopalń posiadają odmienne, niezależnie od ich stopnia wzbogacenia, parametry jakościowe. Wynika to z właściwości technologicznych węgli zwanych charakterystykami jakościowymi. Kopalnie węgla podają w swych ofertach handlowych parametry jakościowe posiadanych węgli.
Możliwe jest zatem mieszanie różnych węgli tak, aby uzyskać pożądany jakościowo wsad do procesów spalania. Możliwe jest (proces ten jest najczęściej stosowany) łączenie węgli o różnej zawartości siarki tak, aby po spaleniu nie przekroczyć obowiązujących limitów emisji.
Przy łączeniu węgli musi być przestrzegany odpowiedni reżim uśredniania. Uśrednianie węgli nie może być bowiem dokonywane wyłącznie w celu uzyskania odpowiedniej zawartości siarki. Musi być uwzględniony wpływ łączenia węgli na cały system transportu, przygotowania i spalania węgla.
Przeczytaj także: Dezynfekcja i Filtracja Wody
Należy brać pod uwagę transport różnych węgli w celu zapewnienia po zmieszaniu odpowiedniej ilości ciepła. Ilości tych węgli muszą być skorelowane z ich pożądanym procentowym udziałem w mieszance.
Selektywne rozdrabnianie
Zastosowanie metody selektywnego rozdrabniania ma na celu uniknięcie konieczności mieszania (łączenia) węgli lub wprowadzenia odsiarczania spalin. Metoda może być stosowana dla węgli o dużej zawartości siarki pirytowej i niskiej zawartości siarki organicznej.
Węgiel poddawany jest specjalnej metodzie kruszenia, a następnie selektywnego mielenia. Piryt jako twardszy nie ulega przemieleniu przy odpowiednio prowadzonym procesie rozdrabniania, np. w młynach misowo-kulowych lub w kruszarkach młotkowych i stosunkowo łatwo jest oddzielić go od pyłu węglowego.
Stosując tę metodę usuwa się około 90% siarki pirytowej i większość popiołu.
Selektywne mielenie z dodatkiem kamienia wapiennego
Zastosowanie tej metody ma miejsce w przypadku występowania w węglach znacznych ilości siarki organicznej. Technologia polega na odpowiednim kruszeniu wzbogaconego węgla, a następnie selektywnym mieleniu z równoczesnym usuwaniem pirytu.
Przeczytaj także: Rodzaje uzdatniania wody
Następnie dodaje się określone ilości zmielonego kamienia wapiennego, a także odpowiednie pro-motory i katalizatory. Te wszystkie dodatki reagują z pozostałą siarka organiczną, która uwalniana jest podczas spalania. W ten sposób redukuje się od 80 do 90% całkowitej ilości siarki w węglu.
Metoda ta może być zastosowana dla każdego rodzaju węgla znajdującego się na rynku.
Głębokie wzbogacanie
Procesom głębokiego wzbogacania poddawane są koncentraty węglowe lub węgle surowe o dobrych parametrach jakościowych. Węgiel kierowany jest do kruszenia, często selektywnego, w celu uwolnienia drobnych i bardzo drobnych wpryśnięć skały płonnej, w tym także bardzo drobno uziarnionych pirytów.
Tak przygotowany materiał poddawany jest wzbogacaniu metodami: flokulacji selektywnej, aglomeracji, aglomeracji selektywnej, flotacji i innymi, np. ługowanie bakteryjne, wzbogacanie w ciekłym dwutlenku węgla.
Wpływ jakości węgla na zainteresowanie odbiorców
Problem produkcji czystych węgli w Polsce jest dość złożonym zagadnieniem. Z jednej strony są to możliwości techniczne wzbogacania węgla, gdyż nie wszystkie kopalnie posiadają odpowiednie zakłady przeróbcze. Jest to jednak, jak na razie, problem drugorzędny, ponieważ istnieją prywatne zakłady przeróbcze mogące świadczyć usługi wzbogacania.
Z drugiej strony są to potrzeby użytkowników węgla, którzy w umowach stawiają warunki co do jego jakości. Węgiel do celów energetycznych kierowany na rynek krajowy jest znacznie zróżnicowany w zakresie jakości. Zależy to przede wszystkim od zakresu mechanicznego wzbogacania tego węgla.
W Polsce najwięksi użytkownicy węgla energetycznego nie są w zasadzie zainteresowani zakupem bardzo dobrego jakościowo węgla. Przyczyny małego zainteresowania zakupami dobrego jakościowo węgla przez energetykę wynikają głównie z faktu, że budowane w okresie powojennym elektrownie przystosowywane były do spalania węgla niewzbogaconego, tzw. surowych miałów energetycznych.
Kotły dostosowane były do spalania węgla o zawartości popiołu od 20 do 35%. Im później budowane były elektrownie tym wyższą zawartość popiołu przyjmowano jako podstawową jakość węgla.
Przeprowadzone w ostatnich kilkunastu latach modernizacje elektrowni i elektrociepłowni nie przewidywały dużych zmian w zakresie poprawy jakości spalanego węgla. Należy tu przypomnieć, że krajowe miały energetyczne poddane wzbogacaniu uzyskują w koncentratach zawartość popiołu poniżej 12%.
Niezwykle rzadko zawartość popiołu dochodzi do 16%, i nie dotyczy to głębokiego wzbogacania, lecz jedynie usunięcia czystych ziarn skały płonnej (kamienia). Tak więc w praktyce do spalania kierowane są węgle zawierające duże ilości skały płonnej.
Perspektywy produkcji czystych węgli w Polsce
Produkcja czystych węgli jest uzależniona przede wszystkim od żądań jakościowych odbiorców węgla kamiennego. Istnieją możliwości techniczne i technologiczne przygotowywania przez zakłady przeróbcze czystego węgla do spalania. Krajowy węgiel kamienny w złożach jest dobrej jakości.
Badania wykazują, że wystarczy z węgla usunąć ziarna czystego kamienia, aby otrzymać produkty handlowe o zawartości od 8 do 12% popiołu (w rzadkich przypadkach do 16% popiołu). Możliwe jest też głębokie wzbogacanie węgla pozwalające osiągnąć koncentraty (z niektórych kopalń) o zawartości popiołu od 4 do 6%.
W Polsce problem uzyskiwania czystych węgli, ze względów rynkowych zatrzymał się na etapie klasycznego wzbogacania (odkamieniania węgli). Ostatnio tworzy się mieszanki węgla surowego i węgla wzbogaconego.
Przyszłością, i to prawdopodobnie dość odległą, będzie przejście do kolejnego etapu produkcji jeszcze czystszych węgli do spalania. Produkcja bardzo czystych węgli (w rozumieniu amerykańskiego programu Clean Coal Technology) zależeć będzie od zmiany nastawienia użytkowników węgla.
W najbliższych latach nie będzie to jednak działalność na większą skalę. Po prostu nie ma zapotrzebowania na ultraczyste węgle kierowane do procesów spalania.
Wydaje się konieczne, aby zarówno producenci jak i użytkownicy węgla kamiennego podjęli się wspólnego opracowania mającego dać odpowiedź na pytanie: jak czysty powinien być węgiel kierowany do procesów spalania, aby osiągnąć jak najmniejsze emisje polutantów?
Otwarty jest problem: czy wzbogacać węgle i kierować je do spalania w zmodernizowanych elektrowniach, czy też ponosić koszty użytkowania środowiska, a zwłaszcza zakupów pozwoleń na emisje CO2 przy spalaniu dużo większych ilości węgla surowego (przy tej samej ilości wyprodukowanej energii).
Węgle wzbogacone posiadają wysoką kaloryczność, a jest to podstawowa właściwość węgla kierowanego do produkcji energii.
Zastosowanie węgla aktywnego
Węgle aktywne do oczyszczania cieczy stosowane są m.in. Węgle i koksy aktywne produkowane są na bazie węgla kamiennego oraz brunatnego.
Przykłady węgli aktywnych i sorbentów
- Sorbent aktywny CARBOSORB: Ma postać pyłu. Produkowany jest na bazie mieszaniny wysokoreaktywnego wapna hydratyzowanego Ca(OH)2 oraz węgla aktywnego pyłowego w ilościach 4 - 35%. Stosowany jest głównie w procesach oczyszczania gazów spalinowych ze spalarni odpadów.
- Węgiel aktywny WAD HG 4S: Jest to węgiel formowany produkowany z węgla kamiennego metodą parogazową. Jego powierzchnia jest modyfikowana siarką elementarną.
- Węgiel aktywny KI 4: Jest to węgiel formowany produkowany na bazie węgla kamiennego. Jego powierzchnia jest modyfikowana jodkiem potasu.
- Węgiel aktywny katalityczny BAK Imprex 40: Jest to węgiel formowany produkowany z węgla kamiennego metodą parogazową.
- Węgiel aktywny BA NH4: Jest to węgiel formowany produkowany z węgla kamiennego medą parogazową. Jego powierzchnia jest modyfikowana kwasem siarkowym.
- Węgiel aktywny depolaryzacyjny DEPOLARYT: Jest produktem aktywowania półkoksu z węgla kamiennego parą wodną. Jest to węgiel pyłowy o charakterze zasadowym.
- Węgiel aktywny BA KOH: Jest to węgiel aktywny produkowany na bazie węgla kamiennego. Jego powierzchnia modyfikowana jest wodorotlenkiem potasu.
tags: #metody #uzdatniania #węgla #kamiennego
